第三章 神经和肌肉生理

2、动作电位的传导
定义：通过局部电流形成有效刺激沿着细胞膜 不断产生新动作电位的过程 原理：动作电位一旦在细胞的某一点发生，就 会沿细胞膜传遍整个细胞 传导：动作电位在同一细胞上的扩布 神经冲动：动作电位的神经纤维上的传导
（一）传导原理：局部电流学说
方向：未兴奋点 兴奋点
•传导方式：
无髓鞘N纤维为近距离局部电流
在生命活动过程中，机体的功能活动会随着体内、外环境
变化而发生相应的改变。
• • •
肢体→伤害性刺激→屈曲 眼→强光照射→瞳孔缩小 血管、汗腺 →气温升高→血管扩张、汗腺分泌增加 。。。。。。。
这些改变通过神经和肌肉活动来完成
第三章
神经和肌肉的生理
生命的基本特征：
新陈代谢 兴奋性 生殖
还有：严整的结构、遗传变异、生长发育、适应环境
第二节 细胞的生物电现象
生物活细胞无论是处于安静状态下还是活动过程中，都存在着电
活动，这种电活动称为生物电现象。借助不同仪器，可以将不同 器官的电变化纪录下来。
例如：心电图、脑电图、肌电图等。
细胞的生物电活动包括：安静状态下的静息电位
活动状态下的动作电位
一、静息电位（RP）及其产生机制 （一）静息电位 1.概 念 ：细胞处在未受刺激的状态下，细胞膜
（二）动作电位的产生机制
1.电化学驱动力：决定离子跨膜流动的方向和速
度，某离子电化学驱动力应等于膜电位与该离子平衡 电位之差。如Na+ ：Em－ENa=－70mV-(+60mV)=130mV
AP产生的基本条件: ①膜内外存在[Na+]差: [Na+]i ：[Na+]O ≈ 1∶10； ②膜在受到阈刺激而兴奋时，对离子的通 透性增加： 即电压门控性Na+、K+通道激活而开放。 2、动作电位期间膜电导的变化
4.与RP相关的概念： 静息电位:细胞处在未受刺激的状态下，细胞膜内外两侧
存在的电位差。
膜电位:因电位差存在于膜的两侧所以又称为膜电位。 极 化：细胞在安静状态下，膜外为正电位、膜内为负电
位的状态
超极化：静息电位增大的过程或者状态 (-70→-90mV) 去极化：静息电位减小的过程或者状态(-70→-50mV) 反极化：膜电位由负变正 复极化：细胞去极化或者反极化后向静息电位方向恢复
动作电位的产生机制 动作电位上升支：
• 细胞受剌激时，迅速增加Na+电导 • 动力：Na+在很强的电化学驱动力作用下，形成Na+内向电
流，膜内负电位的迅速消失；
• 超射:膜外Na+较高的浓度势能，Na+在膜内负电位减小到零
时仍可继续内移，出现超射。
• 阻力:内移的Na+在膜内形成的正电位足以阻止的Na+静移动
2、刺激的性质相同，强度不同，反应也不同 一般的疼痛刺激→兴奋反应 剧烈的疼痛刺激→抑制反应 CO2浓度轻度升高→呼吸加快加强 CO2浓度过高→呼吸反而减弱减慢，甚至停止
3、相同性质和强度的刺激，功能状态不同，反应也不 相同
• 同一种食物，
饥饿→兴奋
饱食→抑制
• 同一事物的反应，心情不同，反应也不同。
使邻近的膜也产生类似的去极化。去极化随传播距离增加而衰减至 消失；
• （2）.不表现为“全或无” 。去极化幅度随刺激强度增大而增大：
• （3）.可以总和。
空间性总和：多个阈下刺激在相邻部位同时发生，叠加起来。 时间总和：阈下剌激在同一部位连续发生，后一次反应可在前一次反 应尚未完全消失的基础上发生，多个局部反应在时间上叠加。
1. 静息电位大小接近于 ( B ) A.Na＋ B.K＋ C.Na＋平衡电位与K＋ D.锋电位与超射之差 2. 在神经细胞动作电位的去极相，通透性最大的 离子是 ( B ) A.K＋ B.Na＋ C.Ca2＋ D.Cl3. 细胞受刺激而兴奋时，膜内电位负值减少称作 ( B ) A.极化 B.去极化 C.复极化 D.超射 4. 安静时膜电位处于内负外正的状态，称为 ( A ) A.极化 B.去极化 C.复极化 D.超极化
练习： 1.正常状态下细胞内K＋浓度__ 高于 _____细胞外， 高于 细胞外Na＋浓度_______ 细胞内 2.刺激作用可兴奋细胞，如神经纤维，使之细胞 .阈电位 水平，继而出现细胞膜上 膜去极化达_______ 钠通道 的爆发性开放，形成动作电位的 _______ 去极化 _______ 钠离子 3.人为减少可兴奋细胞外液中_______ 的浓度， 将导致动作电位上升幅度减少。 ＋ K 4.可兴奋细胞安静时细胞膜对_______的通透性 较大，此时细胞膜上相关的_______ 处于开放状 K＋通 态。 道蛋白
1. 关于神经纤维动作电位的叙述 ( ACDE) A.它是瞬时变化的电位 B.它可作衰减性扩布
C.它可作不衰减性扩布 D.它是个极化反转的
E.它具有“全或无”特性 2. 关于细胞膜电位的叙述，正确的是 ( ABC) A.动作电位的锋值接近Na＋ B.动作电位复极相主要由K＋ C.静息电位水平接近于K＋ D. E.动作电位复极后，Na＋和K＋顺电化学梯度复原
• 表2-1（枪乌大神经）
离子
Na+ K+ Cl－
有机负离子
胞
外
(mmol/L)
胞 质 (mmol/L)
平衡电位 （mV）
电化学驱动力 (mV)
440 20 560
50 400 52
+55 －75 －60
－115 + 15
0
385
－60
静息电位
细胞内液和细胞外液中主要离子浓度和电位

表2-2（哺乳动物骨骼肌）
两个前提条件：
1、细胞内外各种离子的分布不均匀。
细胞外正离子 Na+ 浓度为细胞内的12倍 细胞内正离子 K+ 浓度为细胞外的30倍
2、细胞膜在安静状态下对各种离子的通透性不同。
对K+的通透性大于Na+
RP产生机制的膜学说:
[K＋]i顺浓度差向膜外扩散 [A-]i不能向膜外扩散 [K+]i↓、[A-]i↑→膜内电位↓(负电场) • [K+]o↑→膜外电位↑(正电场) 膜外为正、膜内为负的极化状态 当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP
第三节 肌细胞的收缩功能
肌纤维（肌细胞）收缩
运动
肌组织包括：骨骼肌、心肌、平滑肌
一、神经-肌接头处兴奋的传递
（一） 神经—肌肉接头的结构：
接头前膜 电镜下神经-肌肉 接头间隙 接头后膜(终板膜)
轴突末梢中含有许多突触小泡内含大量的Ach
终板膜上有N2型ACh受体阳离子通道 （N2-ACh receptor cation channel） 乙酰胆碱酯酶
（二）、刺激的三要素：
任何刺激要使机体或组织细胞发生反应必须具备三 个条件： 刺激强度 刺激时间
刺激强度时间变率
（三）阈强度：
又称阈值，是指能引起组织兴奋所需的最小的 刺激强
度。
阈刺激：强度等于阈值的刺激
刺激
有 效 刺 激
阈上刺激：强度大于阈值的刺激 阈下刺激：强度小于阈值的刺激
兴奋与阈强度的关系： 呈反变关系 兴奋性 = 1∕
区别
局部兴奋与动作电位的区别:
局部兴奋
阈下刺激
少 小 无 有 多 大 有 无
动作电位
阈或阈上刺激
刺激强度
钠通道开放数 膜电位变化幅度 ‘全或无’特点
总和现象
传播特点
电紧张扩布
不衰减扩布
四、动作电位的传导
1、动作电位的引起 阈电位：能够引起细胞膜上钠离子通道突 然大量开放的的临界膜电位值 静息电位去极化达到阈电位（刺激）
• 阈强度越小，兴奋性越高
• 阈强度越大，兴奋性越低
阈强度的大小，是衡量组织兴奋性高低的指标
二、反应
1、概念：机体或组织细胞受到刺激后，出现功能活动的
变化。
2、两种基本形式：兴奋和抑制 • （1）、兴奋：相对静止→活动状态 • （2）、抑制：活动状态→相对静止
三、刺激和反应的关系：
1、刺激的性质不同，反应不同： 心交感神经末梢释放的去甲肾上腺素→心脏兴奋 心迷走神经末梢释放的乙酰胆碱→心脏抑制
（二） 神经—肌肉接头的兴奋传递过程：
1.神经—肌肉接头的传递过程
①神经末梢处神经冲动 → 接头前膜电压门控性Ca2+通道瞬 间开放 → 膜对Ca2+通透性增加 ② Ca2+内流进入轴突末梢 →触发突触小泡向前膜移动，突 触小泡膜与轴突膜的融合，融合处出现裂口、释放递质 ACh →接头间隙
结论:RP的产生主要是K＋向膜外扩散的结果。
∴RP=K+的平衡电位
二、动作电位(AP)及其产生机制
AP概 念：细胞接受刺激时，在静息电位基础上产
生的快速的可扩布的电位波
AP实验现象：
（一）细胞的动作电位
Hale Waihona Puke Baidu刺激 局部电位
上 升 支
阈电位
去 极 化
去极化
零电位
反极化（超射）
下 降 支 复极化 （负、正）后电位
内外两侧存在的电位差。膜外电位规定为 0 •
2.RP实验现象：
3.证明RP的实验：
（甲）当A、B电极都位于 细胞膜外，无电位改变， 证明膜外无电位差。 （乙）当 A 电极位于细胞 膜外， B电极插入膜内时， 有电位改变，证明膜内、 外间有电位差。 （丙）当A、B电极都位于 细胞膜内，无电位改变， 证明膜内无电位差。
3、AP=Na 的平衡电位。
＋
三、动作电位的引起和局部兴奋
（一）动作电位的引起
1.阈电位：能够引起细胞膜上钠通道突然大量开放的
临界膜电位 2.阈电位与阈强度
（二）、局部兴奋
• 1.局部兴奋：由阈下刺激引起膜的局部去极化
• 2.局部兴奋特点：
• （1）.仅限于受刺激局部。不能向远处传播,只能以电紧张的方式,
的过程
（二）静息电位产生的机制
1.静息电位的产生条件 (1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀
[Na+]I ：[Na+]o≈1∶10, [K+]I ：[K+]o≈30∶1 [Cl-]I :[Cl-]o≈1∶14, [A-]I :[A-]o≈ 4∶1
膜内：
膜外
细胞内液和细胞外液中主要离子浓度和电位
1.只要是阈下刺激就不能引起兴奋细胞的任何变 化。 ( × ) 2.阈下刺激可引起可兴奋细胞产生局部反应，局 部反应具有“全或无”的特性。 ( × ) 3.局部反应就是细胞膜上出现的较局限的动作电 位。 ( × ) 4.局部去极化电紧张电位可以叠加而增大，一旦 达到阈电位水平则产生扩布性兴奋。( √ ) 5.单一神经纤维动作电位的幅度，在一定范围内 随刺激强度的增大而增大。 ( × )
为止； 这时膜内所具有的电位值，理论上应相当于根据膜内、外 Na+浓度差代入Nernst公式时所得出的Na+平衡电位值。
通道转运与钠-钾泵转运模式图
结论： 1、AP的上升支由Na＋内流形成，下降支是K＋ 外流形成的，后电位是Na＋－K＋泵活动引起的 2 、 AP 的产生是不消耗能量的， AP 的恢复是 消耗能量的（Na＋－K＋泵的活动）。
离子
胞
外
(mmol/L)
胞 质 (mmol/L)
平衡电位 （mV）
电化学驱动 力(mV)
Na+
145
12
+67
－157
K+
Cl－ 有机负离 子
4
120
155
4 155
－98
－90
+8
0 －90
静息电位
静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性
通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
静息电位的产生机制
有髓鞘N纤维为远距离(跳跃式)局部电流
（二） 传导特点
1.“全或无” 。当刺激未达阈值时，动作电位不会出 现，即为“无”。一旦达到阈电位水平 ，动作电位便 迅速产生，并达到最大值，其幅度和波形不随刺激的 强度增强而增大，即为“全”。
2. 不衰减性传导。动作电位幅度不因为传导距离的加 大而衰减。 ③双向性：如果刺激神经纤维中断，动作电位可沿着细 胞膜向两端传导。
第一节 兴奋性
兴奋性：机体或组织细胞对刺激发生反应的能力或特性。
一、刺激
概念：引起机体或组织细胞发生反应的环境条件的变化
灰尘→眨眼 气温升高→出汗 膀胱充盈→尿意 触电→肌肉收缩 感染细菌病毒→机体发病 环境的变化→形成对机体的刺激
（一）、刺激的种类：
物理刺激---声、光、电、机械等 化学刺激---酸、碱等 生物刺激---细菌、病毒等 社会、心理因素刺激 ---语言、文字、思维
2.AP的产生机制:
当细胞受到刺激
细胞膜上少量Na+通道激活而开放 Na+顺浓度差少量内流→膜内外电位差↓→局部电位
当膜内电位变化到阈电位时→Na＋通道大量开放
Na+顺电化学差和膜内负电位的吸引→再生式内流 膜内负电位减小到零并变为正电位（AP上升支） Na+通道关→Na+内流停+同时K+通道激活而开放 K＋顺浓度差和膜内正电位的吸引→K＋迅速外流 膜内电位迅速下降，恢复到RP水平（AP下降支） ∵ [Na+]i↑、[K+]O↑→激活Na+－K+泵 Na+泵出、K+泵回，离子恢复到兴奋前水平→后电位